Skinn et lys gjennom et prisme, eller heng et i vinduet på en solskinnsdag, så ser du en regnbue. Det er den samme regnbuen du ser på himmelen, for på en dag med en blanding av regn og sol fungerer hver regndråpe som et miniatyrprisme. For fysikere som diskuterer om lys er en bølge eller partikkel, er dette fenomenet et sterkt argument for førstnevnte. Faktisk var eksperimenter med prismer sentrale i Issac Newtons formulering av teorien om optikk og bølgenaturen til lys.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
Hvitt lys brytes når det passerer gjennom et prisme. Hver bølgelengde bryter i en annen vinkel, og det fremvoksende lyset danner en regnbue.
Brytning og regnbuen
Brekning er et fenomen som skjer når en stråle av hvitt lys passerer gjennom grensesnittet mellom luft og et tettere medium, for eksempel glass eller vann. Lys beveger seg saktere i et tettere medium, så det endrer retning - eller bryter - når det passerer gjennom grensesnittet. Hvitt lys er en blanding av alle lysets bølgelengder, og hver bølgelengde bryter i en litt annen vinkel. Derfor, når strålen kommer ut fra det tettere mediet, har den blitt delt inn i dens komponentbølgelengder. De du kan se utgjør den kjente regnbuen.
Brytningsindeksen
Brytningsvinkelen i et bestemt medium er definert av brytningsindeksen, som er a egenskap avledet ved å dele lysets hastighet i et vakuum med lysets hastighet i det bestemte medium. Når lys går fra ett medium til et annet, kan brytningsvinkelen avledes ved å dele brytningsindeksene til de to mediene. Dette forholdet er kjent som Snells lov, oppkalt etter fysikeren fra det 17. århundre som oppdaget det.
Mange andre materialer enn glass produserer regnbuer. Diamant, is, klar kvarts og glyserin er bare noen eksempler. Bredden på regnbuen er en funksjon av brytningsindeksen, som varierer direkte med tettheten av materialet. Du kan til og med se en regnbue når lyset passerer fra vann gjennom en klar krystall eller et stykke glass og tilbake i vann.
Colors of the Rainbow
Selv om vi tradisjonelt identifiserer en regnbue med syv komponentfarger, er den faktisk et kontinuum uten diskrete grenser fra en fargetone til den neste. Det var Newton som vilkårlig delte spekteret i syv farger i respekt for de gamle grekerne, som mente syv var et mystisk tall. Fargene er, i rekkefølge fra lengste bølgelengde til korteste, rød, oransje, gul, grønn, blå, indigo og fiolett. Hvis du leter etter en måte å huske ordren på, kan du bruke akronymet ROYGBIV, uttalt roy-gee-biv, eller prøve dette minneordet: ROYGave BettJegViolets.
Bølgelengdefrekvensen øker når du går over regnbuen fra rød til fiolett. Dette betyr at energien til de enkelte fotoner - eller bølgepakker - også øker, fordi de to er direkte beslektet av Plancks lov.